Een compacte windturbine die ook bij een zacht briesje stroom kan opwekken. Dat klinkt bijna te mooi om waar te zijn. Toch hebben Duitse ingenieurs precies dat voor elkaar gekregen. Dankzij ultralichte rotorbladen presteert hun nieuwe kleine windturbine tot 83 procent beter dan vergelijkbare modellen. De innovatie markeert een veelbelovende stap naar duurzame, lokale energieopwekking voor huishoudens en kleine bedrijven.
Lichter, sterker en slimmer ontworpen
De nieuwe turbines zijn ontwikkeld door onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Toegepast Polymeeronderzoek (IAP), in samenwerking met de BBF Group, een bouw- en ingenieursbedrijf uit Berlijn-Brandenburg. Hun belangrijkste doorbraak zit in de rotorbladen, die niet langer gevuld zijn met schuim, maar hol zijn ontworpen.
Die holle constructie maakt de bladen aanzienlijk lichter zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte. Voor de productie maakten de ingenieurs gebruik van 3D-geprinte mallen en een geautomatiseerd vezelplaatsingssysteem. Daarmee werden vezelversterkte strips uiterst nauwkeurig in lagen aangebracht, waardoor een robuuste laminaatstructuur ontstond.
Wanneer de twee helften aan elkaar worden gesmolten, ontstaat een blad dat bestand is tegen harde wind, maar ook flexibel genoeg is om bij storm te buigen. “We hebben de lagen van het composiet zo ontworpen dat de rotorbladen bij sterke wind automatisch iets uit de wind draaien,” legt Marcello Ambrosio van Fraunhofer uit. “Daardoor wordt de snelheid beperkt en blijven de onderdelen beschermd.”
Maximale prestaties bij minimale wind
De kracht van de nieuwe turbine zit vooral in zijn vermogen om al te draaien bij lichte wind. Terwijl de meeste kleine turbines minimaal 4 meter per seconde nodig hebben om te starten, begint dit model al te werken bij 2,7 meter per seconde, een verschil dat cruciaal is in gebieden waar het zelden hard waait.
Tijdens praktijktests bereikten de turbines een snelheid van 450 omwentelingen per minuut en produceerden ze 2500 watt bij een windsnelheid van 10 meter per seconde. Dat is maar liefst 83 procent meer vermogen dan vergelijkbare huishoudelijke turbines die momenteel verkrijgbaar zijn.
Met een rendement van 53 procent komt de turbine bovendien verrassend dicht in de buurt van de theoretische limiet van Betz, die stelt dat geen enkele windturbine meer dan 59,3 procent van de windenergie in mechanische energie kan omzetten.
Compact, efficiënt en geschikt voor thuisgebruik
De prototypes die momenteel getest worden, zijn ontworpen met het oog op huishoudelijke toepassingen. De turbines hebben een maximale hoogte van ongeveer 10 meter, waardoor ze geschikt zijn voor installatie op daken, in tuinen of op kleine erven.
Door hun lage geluidsniveau en beperkte afmetingen vormen ze geen overlast voor de omgeving, terwijl ze toch voldoende energie kunnen leveren om een gemiddeld huishouden gedeeltelijk van stroom te voorzien. Daarnaast zijn ze interessant voor noodstroomvoorziening in rampgebieden of afgelegen locaties waar geen betrouwbaar elektriciteitsnet aanwezig is.
Naar een circulaire toekomst
Hoewel de huidige versie van de turbine is gemaakt van composietmaterialen, werken de onderzoekers al aan een monomateriaalversie. Dat zou de productie vereenvoudigen en vooral de recyclebaarheid aan het einde van de levensduur verbeteren.
“Efficiënte kleine windturbines leveren een belangrijke bijdrage aan een onafhankelijke energievoorziening,” zegt Raúl Comesaña Macias, algemeen directeur van de BBF Group. “Met dit project laten we zien hoe burgers en bedrijven zelf duurzame energie kunnen opwekken, zonder afhankelijk te zijn van grote centrales of grillige energiemarkten.”
Windenergie binnen handbereik
De combinatie van lichtgewicht materialen, slimme aerodynamica en innovatieve productiemethoden maakt deze huishoudelijke windturbine tot een veelbelovende aanvulling op zonne-energie. Waar zonnepanelen afhankelijk zijn van zonlicht, kan deze turbine juist ’s nachts of tijdens bewolkte dagen energie leveren en dat zelfs bij milde wind.
Als de huidige tests succesvol worden afgerond, verwachten de ontwikkelaars dat de turbine snel commercieel beschikbaar komt. Daarmee zou een nieuw tijdperk van decentrale, duurzame energieopwekking kunnen aanbreken, waarbij elke woning zijn eigen mini-windpark wordt.
